汽車焊裝生產(chǎn)線多車型混合生產(chǎn)

一、前言隨著我國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，人民生活水平的提高，汽車越來越多地進(jìn)入了家庭。人們購買力的提高，也刺激了汽車消費(fèi)的迅猛增長。汽車生產(chǎn)企業(yè)面對瞬息萬變的市場，對產(chǎn)品的市場銷售難以準(zhǔn)確預(yù)測，因此汽車企業(yè)的生產(chǎn)能力能否彈性地適應(yīng)市場波動(dòng)進(jìn)行快速調(diào)整，顯得至關(guān)重要。汽車市場的競爭點(diǎn)越來越集中在產(chǎn)品的更新?lián)Q代上，面對如此快速的產(chǎn)品更新，汽車行業(yè)過去采用的那種大批量單車種專用線的生產(chǎn)模式已不太適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展的要求。因此多品種的柔性化共用線生產(chǎn)方式也就越來越多地應(yīng)用在汽車生產(chǎn)中，尤其對于汽車焊裝生產(chǎn)這一復(fù)雜的專業(yè)化制造過程來說，如何實(shí)現(xiàn)“柔性化”又是汽車柔性化生產(chǎn)關(guān)鍵。二、焊裝生產(chǎn)線的作用及分類裝焊生產(chǎn)的主要任務(wù)就是完成車身（也稱為白車身，Bodyinwhite）的制造，對于轎車來說，車身焊裝線一般是由地板總成線、左右側(cè)圍總成線、CRP（儀表臺(tái)橫梁+頂蓋+后行李倉托架）線和門蓋總成線、車身裝配調(diào)整線等組成。而各分總成又由很多合件、組件及零件（大多為沖壓件）組成，當(dāng)今由于汽車主機(jī)廠考慮到起初的開發(fā)投資、日后的生產(chǎn)物流、品質(zhì)管理等因素，這些分總成線一般都建在主機(jī)廠附近的配套廠，采用即時(shí)直供方式為主機(jī)廠焊裝線服務(wù)。所謂專有化焊裝線，也稱之為單一化焊裝生產(chǎn)線，就是該焊裝線只能為單一車型提供生產(chǎn)，若再開發(fā)新車種生產(chǎn)時(shí)，就必須異地或遷移現(xiàn)有焊裝線后重新建設(shè)焊裝線，因此，廠房、設(shè)備及公用動(dòng)力設(shè)施重復(fù)投資造成浪費(fèi)，人員流動(dòng)生產(chǎn)效率低。而柔性化焊裝線，是指在相同的地方同一條生產(chǎn)線上可以同時(shí)滿足多個(gè)車種的生產(chǎn)，其通用設(shè)備和公用動(dòng)力設(shè)施一次性投入永久性享用，每次開發(fā)新車型時(shí)，只需增加部分專用設(shè)備；改造事先預(yù)置的通用設(shè)備；調(diào)試各種共用化程序。因此，避免了重復(fù)投資造成的浪費(fèi)，而且縮短了技改時(shí)間，但起初的一次性投資相對會(huì)較大。三、柔性化焊裝線然而，這種柔性焊裝線它究竟是如何實(shí)現(xiàn)多車種混線生產(chǎn)的呢？下面就以東風(fēng)悅達(dá)起亞2工廠焊裝線為例來說明柔性制造技術(shù)在焊裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用，東風(fēng)悅達(dá)起亞2工廠焊裝線，是依據(jù)30萬臺(tái)，年綱領(lǐng)設(shè)計(jì)的，廠房面積33600平方米，分二個(gè)階段投入實(shí)施，目前第一階段15萬臺(tái)，年的能力已經(jīng)建成并投產(chǎn)，可以同時(shí)生產(chǎn)3個(gè)車型的車身。1、夾具臺(tái)車滑行系統(tǒng)所謂夾具臺(tái)車滑行系統(tǒng)，就是將不同車型的專用夾具設(shè)計(jì)于臺(tái)車上，而臺(tái)車又安裝于類似火車軌道的呈“甲”字型排布、可產(chǎn)生強(qiáng)大電磁力的滑行底座上，夾具臺(tái)車在滑行線上受到電磁引力作用后可選擇性地循環(huán)高速滑行。另外，利用伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)的夾具臺(tái)車切換裝置，實(shí)現(xiàn)不同車種的專用夾具臺(tái)車進(jìn)行空載，滿載切換。專用夾具臺(tái)車是依據(jù)現(xiàn)場的生產(chǎn)管理系統(tǒng)（G-MES）的指令車型結(jié)合設(shè)備PLC控制程序進(jìn)行自動(dòng)調(diào)用，夾具上鈑金件的投料是由人工或機(jī)器人來完成；但焊接作業(yè)全部由機(jī)械手自動(dòng)完成，拼接后分總成件再由機(jī)械手取料并送人下道工序。因此，這種柔性方式可實(shí)現(xiàn)為了滿足不同消費(fèi)者的多品種、高品質(zhì)、低成本的車身焊接和裝配要求。（其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示）圖1夾具臺(tái)車滑行系統(tǒng)2、夾具臺(tái)車儲(chǔ)存及運(yùn)行系統(tǒng)所謂夾具臺(tái)車儲(chǔ)存及運(yùn)行系統(tǒng)，首先要說明的是該系統(tǒng)是一個(gè)綜合的運(yùn)行系統(tǒng)，它由生產(chǎn)作業(yè)運(yùn)行系統(tǒng)、夾具臺(tái)車空中儲(chǔ)存及選擇切換系統(tǒng)、夾具臺(tái)車升降轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等組成。其中，生產(chǎn)作業(yè)運(yùn)行系統(tǒng)的功能是完成工藝規(guī)定的作業(yè)內(nèi)容，其結(jié)構(gòu)是：夾具臺(tái)車設(shè)置在帶有往復(fù)桿的“一”字型雙軌道底座上，通過伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)往復(fù)桿拖動(dòng)夾具臺(tái)車前進(jìn)，到位后往復(fù)桿返回，如此循環(huán)往復(fù)。臺(tái)車儲(chǔ)存及切換系統(tǒng)的功能是將夾具按車種進(jìn)行歸類存放，然后再依據(jù)生產(chǎn)需要有選擇性地調(diào)用出來，為了節(jié)省生產(chǎn)區(qū)域面積，該系統(tǒng)通常都設(shè)置在生產(chǎn)線的正上方的空中平臺(tái)上，其結(jié)構(gòu)是：在空中平臺(tái)上按“四”字型設(shè)置帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的滾床，夾具臺(tái)車在滾床上儲(chǔ)存，在滾床的兩端設(shè)有可橫向移動(dòng)的臺(tái)車載運(yùn)裝置，實(shí)現(xiàn)臺(tái)車的車型選擇。臺(tái)車升降轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的功能是將工作完成后空的臺(tái)車上載到空中平臺(tái)的儲(chǔ)存區(qū)、同時(shí)將從儲(chǔ)存區(qū)選擇出的空臺(tái)車下載至生產(chǎn)線上。（其基本結(jié)構(gòu)如圖2所示）一、前言隨著我國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，人民生活水平的提高，汽車越來越多地進(jìn)入了家庭。人們購買力的提高，也刺激了汽車消費(fèi)的迅猛增長。汽車生產(chǎn)企業(yè)面對瞬息萬變的市場，對產(chǎn)品的市場銷售難以準(zhǔn)確預(yù)測，因此汽車企業(yè)的生產(chǎn)能力能否彈性地適應(yīng)市場波動(dòng)進(jìn)行快速調(diào)整，顯得至關(guān)重要。汽車市場的競爭點(diǎn)越來越集中在產(chǎn)品的更新?lián)Q代上，面對如此快速的產(chǎn)品更新，汽車行業(yè)過去采用的那種大批量單車種專用線的生產(chǎn)模式已不太適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展的要求。因此多品種的柔性化共用線生產(chǎn)方式也就越來越多地應(yīng)用在汽車生產(chǎn)中，尤其對于汽車焊裝生產(chǎn)這一復(fù)雜的專業(yè)化制造過程來說，如何實(shí)現(xiàn)“柔性化”又是汽車柔性化生產(chǎn)關(guān)鍵。二、焊裝生產(chǎn)線的作用及分類裝焊生產(chǎn)的主要任務(wù)就是完成車身（也稱為白車身，Bodyinwhite）的制造，對于轎車來說，車身焊裝線一般是由地板總成線、左右側(cè)圍總成線、CRP（儀表臺(tái)橫梁+頂蓋+后行李倉托架）線和門蓋總成線、車身裝配調(diào)整線等組成。而各分總成又由很多合件、組件及零件（大多為沖壓件）組成，當(dāng)今由于汽車主機(jī)廠考慮到起初的開發(fā)投資、日后的生產(chǎn)物流、品質(zhì)管理等因素，這些分總成線一般都建在主機(jī)廠附近的配套廠，采用即時(shí)直供方式為主機(jī)廠焊裝線服務(wù)。所謂專有化焊裝線，也稱之為單一化焊裝生產(chǎn)線，就是該焊裝線只能為單一車型提供生產(chǎn)，若再開發(fā)新車種生產(chǎn)時(shí)，就必須異地或遷移現(xiàn)有焊裝線后重新建設(shè)焊裝線，因此，廠房、設(shè)備及公用動(dòng)力設(shè)施重復(fù)投資造成浪費(fèi)，人員流動(dòng)生產(chǎn)效率低。而柔性化焊裝線，是指在相同的地方同一條生產(chǎn)線上可以同時(shí)滿足多個(gè)車種的生產(chǎn)，其通用設(shè)備和公用動(dòng)力設(shè)施一次性投入永久性享用，每次開發(fā)新車型時(shí)，只需增加部分專用設(shè)備；改造事先預(yù)置的通用設(shè)備；調(diào)試各種共用化程序。因此，避免了重復(fù)投資造成的浪費(fèi)，而且縮短了技改時(shí)間，但起初的一次性投資相對會(huì)較大。三、柔性化焊裝線然而，這種柔性焊裝線它究竟是如何實(shí)現(xiàn)多車種混線生產(chǎn)的呢？下面就以東風(fēng)悅達(dá)起亞2工廠焊裝線為例來說明柔性制造技術(shù)在焊裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用，東風(fēng)悅達(dá)起亞2工廠焊裝線，是依據(jù)30萬臺(tái)，年綱領(lǐng)設(shè)計(jì)的，廠房面積33600平方米，分二個(gè)階段投入實(shí)施，目前第一階段15萬臺(tái)，年的能力已經(jīng)建成并投產(chǎn)，可以同時(shí)生產(chǎn)3個(gè)車型的車身。1、夾具臺(tái)車滑行系統(tǒng)所謂夾具臺(tái)車滑行系統(tǒng)，就是將不同車型的專用夾具設(shè)計(jì)于臺(tái)車上，而臺(tái)車又安裝于類似火車軌道的呈“甲”字型排布、可產(chǎn)生強(qiáng)大電磁力的滑行底座上，夾具臺(tái)車在滑行線上受到電磁引力作用后可選擇性地循環(huán)高速滑行。另外，利用伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)的夾具臺(tái)車切換裝置，實(shí)現(xiàn)不同車種的專用夾具臺(tái)車進(jìn)行空載，滿載切換。專用夾具臺(tái)車是依據(jù)現(xiàn)場的生產(chǎn)管理系統(tǒng)（G-MES）的指令車型結(jié)合設(shè)備PLC控制程序進(jìn)行自動(dòng)調(diào)用，夾具上鈑金件的投料是由人工或機(jī)器人來完成；但焊接作業(yè)全部由機(jī)械手自動(dòng)完成，拼接后分總成件再由機(jī)械手取料并送人下道工序。因此，這種柔性方式可實(shí)現(xiàn)為了滿足不同消費(fèi)者的多品種、高品質(zhì)、低成本的車身焊接和裝配要求。（其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示）圖1夾具臺(tái)車滑行系統(tǒng)2、夾具臺(tái)車儲(chǔ)存及運(yùn)行系統(tǒng)所謂夾具臺(tái)車儲(chǔ)存及運(yùn)行系統(tǒng)，首先要說明的是該系統(tǒng)是一個(gè)綜合的運(yùn)行系統(tǒng)，它由生產(chǎn)作業(yè)運(yùn)行系統(tǒng)、夾具臺(tái)車空中儲(chǔ)存及選擇切換系統(tǒng)、夾具臺(tái)車升降轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等組成。其中，生產(chǎn)作業(yè)運(yùn)行系統(tǒng)的功能是完成工藝規(guī)定的作業(yè)內(nèi)容，其結(jié)構(gòu)是：夾具臺(tái)車設(shè)置在帶有往復(fù)桿的“一”字型雙軌道底座上，通過伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)往復(fù)桿拖動(dòng)夾具臺(tái)車前進(jìn)，到位后往復(fù)桿返回，如此循環(huán)往復(fù)。臺(tái)車儲(chǔ)存及切換系統(tǒng)的功能是將夾具按車種進(jìn)行歸類存放，然后再依據(jù)生產(chǎn)需要有選擇性地調(diào)用出來，為了節(jié)省生產(chǎn)區(qū)域面積，該系統(tǒng)通常都設(shè)置在生產(chǎn)線的正上方的空中平臺(tái)上，其結(jié)構(gòu)是：在空中平臺(tái)上按“四”字型設(shè)置帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的滾床，夾具臺(tái)車在滾床上儲(chǔ)存，在滾床的兩端設(shè)有可橫向移動(dòng)的臺(tái)車載運(yùn)裝置，實(shí)現(xiàn)臺(tái)車的車型選擇。臺(tái)車升降轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的功能是將工作完成后空的臺(tái)車上載到空中平臺(tái)的儲(chǔ)存區(qū)、同時(shí)將從儲(chǔ)存區(qū)選擇出的空臺(tái)車下載至生產(chǎn)線上。（其基本結(jié)構(gòu)如圖2所示）圖2夾具臺(tái)車儲(chǔ)存及運(yùn)行系統(tǒng)、可旋轉(zhuǎn)式的車身主合成夾具對于焊裝線來講，最關(guān)鍵的工序就是車身主合成夾具，它是每一種車型的核心，它的功能是要將不同車型車身的地板總成、左右側(cè)圍總成、CRP總成在同一個(gè)合成工位完成拼焊。所以，為了在同一個(gè)主合成工位實(shí)現(xiàn)多品種車型的生產(chǎn)，本公司的做法是：將主合成夾具的左右側(cè)圍夾具設(shè)計(jì)在2個(gè)可旋轉(zhuǎn)的多面體的不同面上，由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)，同時(shí)采用2臺(tái)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)左右側(cè)圍總成從空中自行小車運(yùn)送線到回轉(zhuǎn)夾具的轉(zhuǎn)載；地板總成夾具設(shè)計(jì)在可循環(huán)移動(dòng)的臺(tái)車上；CRP總成夾具設(shè)計(jì)在可循環(huán)移送的空中自行小車的吊具上，這幾組夾具通過PLC程序控制后實(shí)現(xiàn)車身的準(zhǔn)確定位合成。再由12臺(tái)機(jī)器人共同完成該全成工位的焊接操作。其多面體的回轉(zhuǎn)面數(shù)量是根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和車種數(shù)量來確定的，本公司目前1階段（15萬臺(tái)，年、3車種）是選用的四面回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，另外預(yù)留了2階段需增設(shè)的另一組四面回轉(zhuǎn)體安裝位置。（其基本結(jié)構(gòu)如圖3所示）

圖3可旋轉(zhuǎn)式的車身主全成夾具4、夾具臺(tái)車循環(huán)移送系統(tǒng)夾具車臺(tái)車循環(huán)移送系統(tǒng)比較適合于車身地板總成及車體總成的補(bǔ)焊線，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是：若干個(gè)通用性臺(tái)車分別設(shè)置于呈“回”排布的雙軌道支承底座上，但臺(tái)車上的所有車身定位支承均采用小型4面回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，臺(tái)車的移送結(jié)構(gòu)與以上介紹的生產(chǎn)作業(yè)運(yùn)行系統(tǒng)相同。為了充分利用“回”形中間部分物流通道，在長度方向的兩端空中設(shè)置平臺(tái)，并且設(shè)置4組臺(tái)車升降裝置，實(shí)現(xiàn)空載，滿載臺(tái)車的轉(zhuǎn)運(yùn)。目前在主焊線中使用這種臺(tái)車的主要優(yōu)點(diǎn)是：①利用臺(tái)車搬送較容易在主焊線上實(shí)現(xiàn)多車種共線，原則上講只要臺(tái)車能裝載何種車型，其就能通過主焊線進(jìn)行生產(chǎn)；②臺(tái)車搬送不會(huì)影響車體生產(chǎn)品質(zhì)，不像其他搬送設(shè)備在搬送時(shí)的沖擊對車體有不良的影響；③在車型更新時(shí)，設(shè)備重復(fù)利用率高；④臺(tái)車可直接作為補(bǔ)焊站的定位夾具使用，來滿足生產(chǎn)需要；⑤根據(jù)臺(tái)車之編碼能夠較容易地實(shí)現(xiàn)車型的在線追蹤。（其基本結(jié)構(gòu)如圖4所示）圖4夾具臺(tái)車循環(huán)移送系統(tǒng)但主焊線上的臺(tái)車在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：①臺(tái)車結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上應(yīng)注意通用性，結(jié)構(gòu)力求簡單，盡可能輕量化；②臺(tái)車在各工序到位時(shí)，應(yīng)采用機(jī)械鎖緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行定位，并重點(diǎn)保證能滿足機(jī)械手自動(dòng)焊接時(shí)的位置精度要求；③在有精度特別要求的工位，車體位置不能單純利用臺(tái)車的定位，而應(yīng)采用固定式夾具進(jìn)行準(zhǔn)確定位，以確保車體拼裝質(zhì)量；④在臺(tái)車控制上應(yīng)避免采用動(dòng)力線等管路拖拽的形式。5、自動(dòng)化搬運(yùn)設(shè)備、機(jī)器人應(yīng)用為了實(shí)現(xiàn)焊裝線的柔性化，各分總成線之間的物料傳送多采用自動(dòng)化搬運(yùn)設(shè)備一空中自行性移送小車系統(tǒng)(EMS)、物料上下載裝置。運(yùn)行軌道采用高強(qiáng)度鋁合金材料，電力、通信采用滑觸式，其自行小車運(yùn)行平穩(wěn)、噪音小；并在運(yùn)行軌道的兩端分別設(shè)置取放工件有升降機(jī)。對于柔性化的焊裝生產(chǎn)線來說，大量運(yùn)用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化是至關(guān)重要的。在本文中就以汽車的車門生產(chǎn)過程來說明一下機(jī)器人的運(yùn)用：車門內(nèi)板的焊接采用電阻焊機(jī)器人；內(nèi)板涂布膨脹膠、外板涂布包邊膠由涂膠機(jī)器人來完成；內(nèi)外板的合成包邊是通過抓取件機(jī)器人先將合成件放進(jìn)包邊壓力機(jī)內(nèi)，完成包邊后再取出送至下道工序；然后由弧焊機(jī)器人來完成門框與內(nèi)外板的銅焊；最后再由抓取件機(jī)器人送至裝配車門鉸鏈夾具通過人工完成鉸鏈裝配，操作工自檢合格后放人工位器具送至車門裝配線。(全部工序如圖5所示)另外，在我公司的焊裝線還有車身打號(hào)碼機(jī)器人、車身精度檢查機(jī)器人。圖5機(jī)器人在車門生產(chǎn)線上的運(yùn)用四、結(jié)束語

尊=■尊=■其中1工廠是典型的游牧分線生產(chǎn)方式；2工廠是典型的柔性共線生產(chǎn)方式。這兩種生產(chǎn)線各